مغز یك فرد دوزبانه مانند رادیویی است كه به طور همزمان 2 كانال را پخش می‌كند. ممكن است كه در حال صحبت كردن به یك زبان باشید اما مغزتان همیشه آماده است تا از زبان دوم‌تان نیز استفاده كنید.

به لطف این كارایی دوجانبه، مغز در دسته‌بندی اطلاعات، تمركز روی مسائل مورد نیاز و اجتناب‌ از مسائل نامربوط بسیار ورزیده خواهد شد. براساس تحقیقات انجام شده دوزبانه بودن قابلیت تمركز و توجه را در  افراد بالا می‌برد. همچنین‌ حافظه كوتاه‌مدت را نیز تقویت می‌كند (گنجایش نگهداری اطلاعات در مغز برای استفاده لحظه‌ای).

افراد دوزبانه، دوبرابر بیشتر از افراد تك‌زبانه از شنوایی خود منفعت می‌برند. یكی از تحقیقات اخیر در دانشگاه ‌Northwestern‌ نشان داده كه دوزبانه بودن، بر واكنش سیستم عصبی نسبت به صدا تأثیر مثبت می‌گذارد. در این مطالعه، محققان واكنش مغز نسبت به صدای صحبت كردن را در 55 نوجوان دوزبانه مسلط به زبان‌های ‌انگلیسی و اسپانیایی‌ و 25 نوجوان تك‌زبانه مسلط به زبان ‌انگلیسی‌ مورد بررسی قرار دادند. در محیط‌های ساكت و آرام، واكنش‌های آنها با یكدیگر قابل مقایسه بود، اما زمانی كه صدای موسیقی یا همهمه به محیط اضافه شد، افراد دوزبانه بهتر توانستند صدای صحبت یك فرد را دنبال كنند و متوجه شوند او چه می‌گوید.

محققان دانشگاه شیكاگو تحقیقی در زمینه تصمیم‌گیری افراد هنگام شرط‌بندی‌ها انجام داده‌اند. در این تحقیق مشخص شد، هنگامی كه شرط‌بندی با استفاده از زبان مادری انجام می‌شود، بیشتر افراد بدون فكر قبلی شرط‌بندی می‌كنند. ولی زمانی كه شرط‌بندی با استفاده از یك زبان خارجی انجام می‌شود، مجبور می‌شوند كه بیشتر راجع به شرایط شرط‌بندی فكر كنند و تصمیمات عاقلانه‌تری درباره مسائل مالی بگیرند.

دوزبانه بودن بر شكل‌گیری مغز و عملكرد مناسب تأثیر بسزایی می‌گذارد. برای مثال برخی از محققان پس از انجام مطالعات گسترده اعتقاد دارند، دوزبانه بودن از تقلیل ذهن و آتروفی آن در دوران پیری جلوگیری می‌كند. دانستن یك یا چند زبان خارجی حتی می‌تواند با تقویت حافظه شناختی (قابلیت مغز در كنار آمدن با آسیب‌ها) ظهور علائم آلزایمر را به تأخیر بیندازد. برای آزمایش این نظریه، محققان به بررسی سوابق بیماران مبتلا به آلزایمر پرداختند. در گروه مورد بررسی نیمی از آنها دوزبانه و نیمی دیگر تك‌زبانه بودند. قابلیت ذهنی و سطح فعالیت هر 2 گروه نیز یكسان بود. اما سطح تحصیلات افراد تك‌زبانه بالاتر از افراد دوزبانه بود (بالا بودن سطح تحصیلات نیز به تقویت حافظه شناختی كمك می‌كند). با این حال، افراد دوزبانه به طور متوسط 4 سال دیرتر از افراد تك‌زبانه دچار علائم آلزایمر شده بودند.

بیشتر تحقیقات انجام شده در زمینه دوزبانه بودن، افرادی را مورد بررسی قرار داده‌اند كه از زمان كودكی با 2 زبان بزرگ شده‌اند. با این حال، فراگیری زبان دوم در بزرگسالی نیز فواید چشمگیری دارد. یكی از تحقیقات اخیر نشان داده است، افرادی كه در تفكرات خود از زبانی به غیر از زبان مادریشان استفاده می‌كنند، تصمیمات عاقلانه‌تری می‌گیرند و مسائل را سریع‌تر و درست تر حل

می‌كنند. شركت‌كنندگان در این مطالعه، زبان دوم خود را در سنین بزرگسالی آموخته بودند.